KR20180135806A - Photomask blank, and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 반도체 집적 회로 등의 미세 가공에 사용되는 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체 기술의 분야에서는, 패턴의 가일층 미세화를 위한 연구 개발이 진행되고 있다. 특히, 최근 몇년 사이에는, 대규모 집적 회로의 고집적화에 수반하여, 회로 패턴의 미세화나 배선 패턴의 세선화, 셀을 구성하는 층간 배선을 위한 콘택트 홀 패턴의 미세화 등이 진행하여, 미세 가공 기술에 대한 요구는, 점점 높아지고 있다. 이에 따라, 미세 가공 시의 포토리소그래피 공정에서 사용되는 포토마스크의 제조 기술의 분야에서도, 보다 미세하고, 또한 정확한 회로 패턴(마스크 패턴)을 형성하는 기술의 개발이 요구되고 있다.2. Description of the Related Art In the field of semiconductor technology, research and development are being carried out to further miniaturize patterns. Particularly, in recent years, miniaturization of circuit patterns, thinning of wiring patterns, miniaturization of contact hole patterns for interlayer wiring constituting cells, and the like have progressed with the high integration of large-scale integrated circuits, The demand is getting higher and higher. Accordingly, in the field of photomask manufacturing technology used in the photolithography process at the time of micromachining, development of a technique for forming finer and more accurate circuit patterns (mask patterns) is required.
일반적으로, 포토리소그래피 기술에 의해 반도체 기판 상에 패턴을 형성할 때에는, 축소 투영이 행하여진다. 이 때문에, 포토마스크에 형성되는 패턴의 사이즈는, 통상 반도체 기판 상에 형성되는 패턴의 사이즈의 4배 정도가 된다. 오늘날의 포토리소그래피 기술분야에서는, 묘화되는 회로 패턴의 사이즈는, 노광에서 사용되는 광의 파장을 상당히 하회하는 것으로 되어 있다. 이 때문에, 회로 패턴의 사이즈를 단순히 4배로 하여 포토마스크 패턴을 형성한 경우에는, 노광 시에 발생하는 광의 간섭 등의 영향에 의해, 반도체 기판 상의 레지스트막에, 본래의 형상이 전사되지 않는 결과가 되어버린다.Generally, when a pattern is formed on a semiconductor substrate by a photolithography technique, reduction projection is performed. Therefore, the size of the pattern formed on the photomask is usually about four times the size of the pattern formed on the semiconductor substrate. In today's photolithographic technology, the size of the circuit pattern to be imaged is considerably lower than the wavelength of light used in exposure. Therefore, when the photomask pattern is formed by simply multiplying the size of the circuit pattern by a factor of four, the result that the original shape is not transferred to the resist film on the semiconductor substrate due to the influence of light, etc., .
그래서, 포토마스크에 형성하는 패턴을, 실제의 회로 패턴보다도 복잡한 형상으로 함으로써, 상술한 광의 간섭 등의 영향을 경감하는 경우도 있다. 이러한 패턴 형상으로서는, 예를 들어 실제의 회로 패턴에 광학 근접 효과 보정(OPC: Optical Proximity Correction)을 실시한 형상이 있다. 또한, 패턴의 미세화와 고정밀도화에 따르기 위해, 변형 조명, 액침 기술, 이중 노광(더블 패터닝 리소그래피) 등의 기술도 응용되고 있다.Thus, by making the pattern formed on the photomask more complicated than the actual circuit pattern, the influence of the light interference or the like described above may be alleviated. As such a pattern shape, for example, there is a shape obtained by performing optical proximity correction (OPC) on an actual circuit pattern. In addition, techniques such as a modified illumination, a liquid immersion technique, and a double exposure (double patterning lithography) have been applied in order to follow the miniaturization and high precision of the pattern.
포토마스크 패턴의 형성에 있어서는, 예를 들어 투명 기판 상에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크 상에 포토레지스트막을 형성하고, 전자선에 의한 패턴의 묘화를 행하고, 현상을 거쳐서 레지스트 패턴을 얻고, 그리고 얻어진 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여, 차광막을 에칭하여 차광 패턴으로 가공한다. 그러나, 차광 패턴을 미세화하는 경우에 레지스트막의 막 두께를 미세화 전과 동일하게 유지한 채로 가공하고자 하면, 패턴에 대한 막 두께의 비, 소위 애스펙트비가 커져서, 레지스트의 패턴 형상이 열화되어 패턴 전사가 잘 되지 않게 되거나, 경우에 따라서는 레지스트 패턴이 쓰러짐이나 박리를 일으키거나 해버린다. 그로 인해, 미세화에 수반하여 레지스트 막 두께를 얇게 할 필요가 있다.In forming the photomask pattern, for example, a photoresist film is formed on a photomask blank having a light-shielding film on a transparent substrate, a pattern is drawn by an electron beam, a resist pattern is obtained through development, Is used as an etching mask, the light shielding film is etched to form a light shielding pattern. However, in the case where the light shielding pattern is made finer and the film thickness of the resist film is kept the same as before the refinement, the ratio of the film thickness to the pattern, the so-called aspect ratio, becomes large and the pattern shape of the resist deteriorates, Or in some cases, the resist pattern is caused to collapse or exfoliate. Therefore, it is necessary to make the thickness of the resist film thin with the miniaturization.
또한, 건식 에칭 시의 레지스트로의 부담을 저감시키기 위해서, 하드 마스크를 사용한다는 방법은 이전부터 시도되고 있으며, 예를 들어 일본 특허 공개 소63-85553호 공보(특허문헌 1)에서는, MoSi2 상에 SiO2막을 형성하고, 이것을, 염소를 포함하는 가스를 사용하여 MoSi2를 건식 에칭할 때의 에칭 마스크로서 사용하는 것이 보고되어 있고, 또한 SiO2막이 반사 방지막으로서도 기능할 수 있는 것이 기술되어 있다. 또한, 위상 시프트막 상에 차광막으로서 크롬을 사용하고, 그 위에 SiO2막을 하드 마스크로서 사용하는 것은, 예를 들어 일본 특허 공개 평7-49558호 공보(특허문헌 2)에 기재되어 있다.Further, in order to reduce the load on a resist during dry etching, a method of using a hard mask has been tried before, for example, Japanese Patent Publication No. 63-85553 small (Patent Document 1) In, MoSi 2 phase It has been reported that an SiO 2 film is formed on an SiO 2 film and this is used as an etching mask for MoSi 2 dry etching using a gas containing chlorine and that the SiO 2 film can also function as an antireflection film . Further, the use of chromium as the light shielding film on the phase shift film and the use of the SiO 2 film as a hard mask thereon is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-49558 (Patent Document 2).
하드 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크를 사용하여 포토마스크를 제작하는 경우, 먼저 하드 마스크막에 마스크 패턴을 형성하고, 하드 마스크막의 마스크 패턴을 에칭 마스크로서 사용하고, 그 아래에 있는 차광막이나 위상 시프트막 등의 광학 기능막에, 하드 마스크막에 형성된 마스크 패턴을 전사한다. 그로 인해, 하드 마스크막에, 하드 마스크막의 두께 방향을 관통하는 관통형 핀 홀 결함이 있으면, 관통형 핀 홀 결함은, 그대로 광학 기능막에 전사되어, 광학 기능막의 마스크 패턴의 결함이 된다는 문제가 있고, 하드 마스크막의 결함 검사에서는, 이 관통형 핀 홀 결함의 검출이 매우 중요해진다.In the case of manufacturing a photomask using a photomask blank having a hard mask film, a mask pattern is first formed on the hard mask film, a mask pattern of the hard mask film is used as an etching mask, and a light- The mask pattern formed on the hard mask film is transferred. Therefore, if there is a penetration type pinhole defect penetrating the hard mask film in the thickness direction of the hard mask film, the penetration type pinhole defect is transferred directly to the optical function film and becomes a defect of the mask pattern of the optical function film In the defect inspection of the hard mask film, the detection of the through-hole type pinhole defect becomes very important.
한편, 패턴의 미세화의 관점에서, 하드 마스크막은, 얇은 편이 바람직하지만, 막 두께가 얇을수록, 관통형 핀 홀 결함의 검출은 곤란해진다. 또한, 하드 마스크막 상에 형성되는 레지스트막(레지스트 패턴)의 현상 시의 결함 발생의 관점 등으로부터는, 하드 마스크막으로서는, SiO2막이 바람직하지만, SiO2와 같은 재료는, 광학 상수인 굴절률 n이나 소쇠 계수 k 등이 낮고, 이들이 낮은 재료에서는, 더욱, 관통형 핀 홀 결함의 검출이 곤란하다.On the other hand, from the viewpoint of miniaturization of the pattern, it is preferable that the hard mask film is thinner, but the thinner the film thickness, the more difficult it becomes to detect the penetrating pinhole defect. From the viewpoint of occurrence of defects at the time of development of a resist film (resist pattern) formed on the hard mask film, a SiO 2 film is preferable as the hard mask film, but a material such as SiO 2 has a refractive index n Or the extinction coefficient k is low, and in the case of these materials, it is further difficult to detect the penetrating pinhole defects.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 광학 기능막에 접하여, 규소를 함유하는 재료로 형성된 하드 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크로서, 관통형 핀 홀 결함을 보다 확실하게 검출할 수 있는 하드 마스크막을 구비하는 포토마스크 블랭크 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.A photomask blank having a hard mask film formed of a material containing silicon in contact with an optical functional film, which is provided to solve the above-described problems, is a hard mask capable of more reliably detecting a penetrating pinhole defect, A photomask blank having a film and a method of manufacturing the same are provided.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 투명 기판과, 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 염소 산소계 건식 에칭으로 에칭되고, 또한 불소를 함유하는 가스에 의한 불소계 건식 에칭에 내성을 갖는 재료로 구성된 제1 막과, 제1 막에 접하며, 규소를 포함하는 재료로 이루어지고, 또한 제1 막을 에칭하는 염소 산소계 건식 에칭으로는 실질적으로 에칭되지 않는 재료로 구성된 제2 막을 갖는 포토마스크 블랭크에 있어서, 제2 막을, 결함의 검사 공정에서 사용되는 노광광보다 장파장의 검사광 파장에 대한 광학 상수인 굴절률 n이 1.6 이상 또는 소쇠 계수 k가 0.3 이상인 층을 적어도 1층 포함하는 단층 또는 다층으로 구성함으로써, 피전사물 상에 파장 200nm 이하의 노광광을 사용하여 패턴을 형성하는 포토리소그래피에 사용하는 투과형 포토마스크의 제조에 사용하는 포토마스크 블랭크가, 광학 기능막과 같은 막에 접하여, 규소를 함유하는 재료로 형성된 하드 마스크막과 같은 막을 갖는 포토마스크 블랭크에 있어서, 관통형 핀 홀 결함을 보다 확실하게 검출할 수 있는 하드 마스크막을 구비하는 포토마스크 블랭크가 되는 것을 발견하여, 본 발명을 이루기에 이르렀다.Means for Solving the Problems As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventors have found that a fluorine-based dry etching process is performed by etching a chlorine-oxygen-based dry etching process using a transparent substrate and a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas, And a second film composed of a material which is in contact with the first film and is made of a material containing silicon and which is substantially etched by chlorine oxygen based dry etching which etches the first film, Wherein the second film includes at least one layer having a refractive index n of 1.6 or more or an extinction coefficient k of 0.3 or more which is an optical constant with respect to an inspection light wavelength of a longer wavelength than the exposure light used in the defect inspection step By using a single layer or a multilayer structure, it is possible to provide a photolithography process in which a pattern is formed on a transfer object using exposure light having a wavelength of 200 nm or less A photomask blank used in the manufacture of a transmissive photomask to be used is a photomask blank having a film such as a hard mask film formed of a material containing silicon in contact with a film such as an optical functional film, The present invention has been accomplished on the basis of these findings.
따라서, 본 발명은 이하의 포토마스크 블랭크 및 그의 제조 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides the following photomask blank and a method of manufacturing the same.
청구항 1:Claim 1:
피전사물 상에 파장 200nm 이하의 노광광을 사용하여 패턴을 형성하는 포토리소그래피에 사용하는 투과형 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크로서,1. A photomask blank for producing a transmission type photomask for use in photolithography in which a pattern is formed on a transfer object by using exposure light having a wavelength of 200 nm or less,
투명 기판과,A transparent substrate,
그 투명 기판 상에 형성되며, 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 염소 산소계 건식 에칭으로 에칭되고, 또한 불소를 함유하는 가스에 의한 불소계 건식 에칭에 내성을 갖는 재료로 구성된 제1 막과,A first film formed on the transparent substrate and composed of a material which is etched by chlorine oxygen based dry etching using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas and which is resistant to fluorine dry etching by a fluorine containing gas,
그 제1 막에 접하여 형성되며, 규소를 포함하는 재료로 이루어지고, 또한 상기 제1 막을 에칭하는 상기 염소 산소계 건식 에칭으로는 실질적으로 에칭되지 않는 재료로 구성된 제2 막을 가지며,A second film formed in contact with the first film and made of a material containing silicon and made of a material substantially etched by the chlorine oxygen based dry etching for etching the first film,
그 제2 막이, 결함의 검사 공정에서 사용되는 상기 노광광보다 장파장의 검사광 파장에 대한 광학 상수인 굴절률 n이 1.6 이상 또는 소쇠 계수 k가 0.3 이상인 층을 적어도 1층 포함하는 단층 또는 다층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.The second film is composed of a single layer or a multilayer including at least one layer having a refractive index n of 1.6 or more or an extinction coefficient k of 0.3 or more, which is an optical constant with respect to an inspection light wavelength of a long wavelength longer than the exposure light used in the defect inspection process Wherein the photomask blank is a photomask blank.
청구항 2:Claim 2:
상기 제2 막의 막 두께가 2nm 이상 20nm 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 포토마스크 블랭크.The photomask blank according to
청구항 3:[Claim 3]
상기 제2 막의 규소를 포함하는 재료가, 규소 단체, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 경원소를 포함하는 규소 함유 화합물, 또는 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 경원소와, 20원자% 이하의 전이 금속을 포함하는 전이 금속 규소 함유 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 포토마스크 블랭크.Wherein the material containing silicon in the second film is selected from the group consisting of silicon alone, silicon and a silicon-containing compound containing one or two or more light elements selected from oxygen, nitrogen and carbon, A photomask blank according to
청구항 4:Claim 4:
상기 경원소가, 산소 및 질소의 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 3에 기재된 포토마스크 블랭크.The photomask blank according to
청구항 5:[Claim 5]
상기 제2 막이 다층으로 구성되며, 상기 검사광 파장에 대한 굴절률 n이 가장 높은 층과 가장 낮은 층의 굴절률 n의 차가 0.5 이상, 또는 상기 검사광 파장에 대한 소쇠 계수 k가 가장 높은 층과 가장 낮은 층의 소쇠 계수 k의 차가 0.3 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.The difference between the refractive index n of the layer having the highest refractive index n and the refractive index n of the layer having the highest refractive index n with respect to the wavelength of the inspection light is 0.5 or more or the layer having the highest extinction coefficient k for the inspection light wavelength is the lowest Wherein the difference in extinction coefficient k of the layer is not less than 0.3.
청구항 6:[Claim 6]
상기 제2 막에 있어서, 상기 제1 막으로부터 가장 이격되는 측의 층의 산소 및 질소의 합계 함유율이, 상기 제1 막과 접하는 층의 산소 및 질소의 합계 함유율보다 높은 것을 특징으로 하는 청구항 5에 기재된 포토마스크 블랭크.The total content of oxygen and nitrogen in the layer which is the farthest from the first film in the second film is higher than the total content of oxygen and nitrogen in the layer in contact with the first film. A photomask blank as described.
청구항 7Claim 7
상기 결함이, 관통형 핀 홀 결함인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.The photomask blank according to any one of
청구항 8:Claim 8:
상기 노광광이 ArF 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.The photomask blank according to any one of
청구항 9:Claim 9:
상기 검사광 파장이, 600nm 이하의 파장으로부터 선택되는 일파장인 것을 특징으로 하는 청구항 8에 기재된 포토마스크 블랭크.The photomask blank according to claim 8, wherein the inspection light wavelength is one wavelength selected from a wavelength of 600 nm or less.
청구항 10:Claim 10:
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크를 제조하는 방법이며, 상기 검사광 파장으로 결함을 검사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.A method of manufacturing a photomask blank according to any one of
본 발명의 포토마스크 블랭크에 의하면, 광학 기능막 상에 규소를 함유하는 재료로 형성된 하드 마스크막의 관통형 핀 홀 결함을 확실하게 검출할 수 있다.According to the photomask blank of the present invention, penetrating pinhole defects of a hard mask film formed of a material containing silicon on an optical functional film can be reliably detected.
도 1은 본 발명의 포토마스크 블랭크의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 포토마스크 블랭크의 다른 예를 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a photomask blank of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing another example of the photomask blank of the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 포토마스크 블랭크는, 피전사물 상에 파장 200nm 이하의 노광광(포토마스크를 사용한 노광에서 사용되는 광)을 사용하여 패턴을 형성하는 포토리소그래피에 사용하는 투과형 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크이다. 본 발명의 포토마스크 블랭크 및 포토마스크에 있어서, 노광광은, ArF 엑시머 레이저 광(파장 193nm)이 바람직하다.A photomask blank of the present invention is a photomask blank for producing a transmissive photomask for use in photolithography in which a pattern is formed on a transfer object using exposure light having a wavelength of 200 nm or less (light used in exposure using a photomask) It is a blank. In the photomask blank and the photomask of the present invention, the exposure light is preferably ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm).
본 발명의 포토마스크 블랭크는, 투명 기판과, 투명 기판 상에 형성된 제1 막과, 제1 막에 접하여 형성된 제2 막을 갖는다. 구체적으로는, 도 1에 도시되는 것과 같은, 투명 기판(1) 상에 제1 막(21), 제2 막(22)이 순서대로 형성된 포토마스크 블랭크를 들 수 있다.The photomask blank of the present invention has a transparent substrate, a first film formed on the transparent substrate, and a second film formed in contact with the first film. Specifically, a photomask blank in which a
투명 기판으로서는, 기판의 종류나 기판 사이즈에 특별히 제한은 없지만, 노광 파장으로서 사용하는 파장에서 투명한 석영 기판 등이 적용되고, 예를 들어 SEMI 규격에서 규정되어 있는, 6인치 각(角), 두께 0.25인치의 6025 기판이라고 불리는 투명 기판이 바람직하다. 6025 기판은, SI 단위계를 사용한 경우, 통상 152mm 각, 두께 6.35mm의 투명 기판이라 표기된다.As the transparent substrate, there is no particular limitation on the type of the substrate and the substrate size, but a transparent quartz substrate or the like is applied at a wavelength used as an exposure wavelength. For example, a transparent substrate having a size of 6 inches (square) Lt; RTI ID = 0.0 > 6025 < / RTI > When a SI unit system is used, the 6025 substrate is usually referred to as a transparent substrate having a 152 mm square and a thickness of 6.35 mm.
제1 막은, 투명 기판에 접하여(투명 기판에 직접) 형성되어 있어도 되고, 투명 기판과의 사이에 다른 막(예를 들어, 위상 시프트막 등)을 개재하여 형성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같은, 투명 기판(1) 상에 다른 막(제3 막)(3), 제1 막(21), 제2 막(22)이 순서대로 형성된 포토마스크 블랭크를 들 수 있다. 이 다른 막은, 제1 막과 에칭 특성이 상이한 재료, 특히 불소를 함유하는 가스에 의한 불소계 건식 에칭으로 에칭되고, 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 염소 산소계 건식 에칭에 내성을 갖는 재료, 예를 들어 규소를 포함하는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 다른 막은, 단층으로 구성되어 있어도 되고, 다층으로 구성되어 있어도 된다.The first film may be formed in contact with the transparent substrate (directly on the transparent substrate), or may be formed with another film (for example, a phase shift film or the like) between the transparent substrate and the transparent substrate. Specifically, as shown in Fig. 2, a photomask blank (third film) 3 in which another film (third film) 3, a
제1 막은, 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 염소 산소계 건식 에칭으로 에칭되고, 불소를 함유하는 가스에 의한 불소계 건식 에칭에 내성을 갖는 재료로 구성된다. 이러한 재료로서, 구체적으로는 크롬 단체, 크롬산화물(CrO), 크롬질화물(CrN), 크롬탄화물(CrC), 크롬산화질화물 (CrON), 크롬산화탄화물(CrOC), 크롬질화탄화물(CrNC), 크롬산화질화탄화물(CrONC) 등의 크롬 화합물 등을 들 수 있다.The first film is composed of a material which is etched by chlorine oxygen based dry etching by a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas and is resistant to fluorine dry etching by a gas containing fluorine. Specific examples of such materials include chromium oxide, chromium oxide (CrO), chromium nitride (CrN), chromium carbide (CrC), chromium oxide nitride (CrON), chromium oxycarbide (CrOC), chromium nitride carbide Chromium compounds such as image quality carbide (CrONC) and the like.
제1 막이, 크롬 화합물로 형성된 막일 경우, 크롬의 함유율은 30원자% 이상, 특히 40원자% 이상이며, 100원자% 미만, 특히 90원자% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 산소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 1원자% 이상이며, 60원자% 이하, 특히 40원자% 이하인 것, 질소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 1원자% 이상이며, 50원자% 이하, 특히 40원자% 이하인 것, 탄소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 에칭 속도를 조정할 필요가 있는 경우에는 1원자% 이상이며, 20원자% 이하, 특히 10원자% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 크롬, 산소, 질소 및 탄소의 합계 함유율은 95원자% 이상, 특히 99원자% 이상, 특히 100원자%인 것이 바람직하다.When the first film is a film formed of a chromium compound, the content of chromium is preferably 30 atomic% or more, particularly 40 atomic% or more, more preferably 100 atomic% or less, particularly 90 atomic% or less. The content of oxygen is 0 atomic% or more, especially 1 atomic% or more, 60 atomic% or less, particularly 40 atomic% or less, the content of nitrogen is 0 atomic% or more, particularly 1 atomic% or more and 50 atomic% , Particularly not more than 40 atomic%, carbon content of not less than 0 atomic%, particularly preferably not less than 1 atomic% and not more than 20 atomic%, more preferably not more than 10 atomic%, when it is necessary to adjust the etching rate. In this case, the total content of chromium, oxygen, nitrogen and carbon is preferably 95 atomic% or more, particularly preferably 99 atomic% or more, particularly preferably 100 atomic%.
제1 막은, 단층으로 구성되어 있어도 되고, 다층으로 구성되어 있어도 된다. 단층으로 구성되는 경우, 조성이 두께 방향으로 일정한 단일 조성층이어도 되고, 조성이 두께 방향으로 연속적으로 변화하는 조성 경사층이어도 된다. 한편, 다층으로 구성되는 경우에는, 조성이 두께 방향으로 일정한 단일 조성층 및 조성이 두께 방향으로 연속적으로 변화하는 조성 경사층으로부터 선택되는 2층 이상으로 구성되고, 단일 조성층만의 조합, 조성 경사층만의 조합, 단일 조성층과 조성 경사층의 조합 중 어느 것이어도 된다. 조성 경사층은, 구성 원소가 두께 방향을 따라서 증가하는 것이어도 되고, 감소하는 것이어도 된다.The first film may be composed of a single layer or a multilayer structure. In the case of a single layer, it may be a single composition layer whose composition is constant in the thickness direction, or a composition gradient layer whose composition continuously changes in the thickness direction. On the other hand, in the case of a multi-layer structure, it is composed of two or more layers selected from a single composition layer whose composition is constant in the thickness direction and a composition gradient layer whose composition continuously changes in the thickness direction, A combination of a single composition layer and a composition gradient layer may be used. In the composition gradient layer, the constituent elements may be increased or decreased along the thickness direction.
제1 막의 막 두께(전체의 막 두께)는 20nm 이상, 특히 40nm 이상이며, 100nm 이하, 특히 70nm 이하인 것이 바람직하다. 제1 막은, 차광막, 반사 방지막 등의 광학 기능막으로서 형성되는 막인 것이 바람직하다. 또한, 제1 막은, 그 투명 기판측에 형성된 상술한 다른 막이나, 투명 기판의 에칭에 있어서의 하드 마스크(에칭 마스크)로서 기능시킬 수도 있다.It is preferable that the film thickness (total film thickness) of the first film is 20 nm or more, particularly 40 nm or more, and 100 nm or less, particularly 70 nm or less. The first film is preferably a film formed as an optically functional film such as a light-shielding film or an antireflection film. The first film may also function as a hard mask (etching mask) for etching the above-mentioned other film formed on the transparent substrate side or the transparent substrate.
제2 막은, 규소를 포함하는 재료로 이루어지며, 제1 막을 에칭하는 염소 산소계 건식 에칭, 즉, 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 염소 산소계 건식 에칭으로는 실질적으로 에칭되지 않는 재료로 구성된다. 제2 막은, 특히 불소를 함유하는 가스에 의한 불소계 건식 에칭으로 에칭되는 재료인 것이 바람직하다.The second film is composed of a material which is made of a material containing silicon and which is substantially etched by chlorine oxygen based dry etching for etching the first film, that is, chlorine oxygen based dry etching by a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas . The second film is preferably a material which is etched by fluorine dry etching with a fluorine-containing gas.
하드 마스크막 등의, 투명 기판측에 존재하는 막에 대한 에칭 마스크로서 기능시키는 막에서는, 관통형 핀 홀의 검출이 중요해서, 포토마스크 블랭크의 제조 공정에서의 결함 검출은, 노광광(포토마스크를 사용한 노광에서 사용되는 광)보다, 장파장의 검사광 파장이 일반적으로 사용된다. 노광광이 ArF 엑시머 레이저일 경우, 검사광 파장은, 일반적으로는 600nm 이하의 파장으로부터 선택되는 일파장, 예를 들어 213nm, 355nm, 488nm, 532nm 등이 적용된다. 이러한 파장을 검사광 파장으로 하는 결함 검출 장치로서는, 레이저텍(주)제의 M6640(검사 파장: 532nm)이나, M8350(검사 파장: 355nm) 등이 사용되고 있다. 또한, 앞으로도, 가일층 포토마스크 패턴의 미세화에 수반하여, 미소 결함의 검출 감도 향상을 위해, 결함 검사의 검사광 파장은, 보다 단파장측으로 시프트해 갈 것으로 생각된다.In the film that functions as an etching mask for a film existing on the transparent substrate side such as a hard mask film, it is important to detect the through-hole type pinhole, and defect detection in the manufacturing process of the photomask blank is performed by exposure light The wavelength of the inspection light of a longer wavelength is generally used. When the exposure light is an ArF excimer laser, the wavelength of the inspection light is generally one wavelength selected from a wavelength of 600 nm or less, for example, 213 nm, 355 nm, 488 nm and 532 nm. M6640 (inspection wavelength: 532 nm) and M8350 (inspection wavelength: 355 nm) manufactured by Laser Tech Co., Ltd. are used as a defect detection apparatus that uses such a wavelength as an inspection light wavelength. Further, in the future, it is considered that the inspection light wavelength of the defect inspection shifts to the shorter wavelength side in order to improve the detection sensitivity of the micro defect as the monochromatic photomask pattern is miniaturized.
포토마스크 블랭크의 결함 검출, 특히 관통형 핀 홀 결함의 검출에 있어서는, 막의 광학 상수인 굴절률 n이나 소쇠 계수 k가 미소 결함의 검출 감도에 영향을 미친다. 본 발명의 포토마스크 블랭크에서는, 제2 막을 결함의 검사 공정에서 사용되는 노광광보다 장파장의 검사광 파장에 대한 굴절률 n이 1.6 이상 또는 소쇠 계수 k가 0.3 이상인 층을 적어도 1층 포함하는 단층 또는 다층으로 구성한다. 굴절률 n이나 소쇠 계수 k는 높은 것이 바람직하고, 결함 검출의 관점으로 보면, 나아가, 굴절률 n이 1.7 이상인 것이 바람직하고, 또한 소쇠 계수 k가 0.5 이상인 것이 바람직하다. 또한, 굴절률 n은, 일반적으로 7 이하이고, 또한 소쇠 계수 k는, 일반적으로 6 이하이다.In the defect detection of the photomask blank, particularly the detection of the through-hole type pinhole defect, the refractive index n and the extinction coefficient k, which are the optical constants of the film, influence the detection sensitivity of the micro-defect. In the photomask blank of the present invention, it is preferable that the second film is a single layer or multiple layers including at least one layer having a refractive index n of 1.6 or more or an extinction coefficient k of 0.3 or more with respect to an inspection light wavelength of a longer wavelength than the exposure light used in the defect inspection step . It is preferable that the refractive index n and the extinction coefficient k are high. From the viewpoint of defect detection, furthermore, it is preferable that the refractive index n is 1.7 or more and the extinction coefficient k is 0.5 or more. The refractive index n is generally 7 or less, and the extinction coefficient k is generally 6 or less.
제2 막을 구성하는 규소를 포함하는 재료로서는, 규소 단체를 들 수 있다. 규소 단체는, 굴절률 n이나 소쇠 계수 k가 높아, 결함 검출의 관점에서는, 가장 유효한 재료이다. 또한, 제2 막을 구성하는 규소를 포함하는 재료로서는, 규소 함유 화합물, 예를 들어 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 경원소를 포함하는 규소 함유 화합물, 구체적으로는 규소산화물(SiO), 규소질화물(SiN), 규소탄화물(SiC), 규소산화질화물 (SiON), 규소산화탄화물(SiOC), 규소질화탄화물(SiNC), 규소산화질화탄화물(SiONC) 등이나, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 경원소와, 전이 금속(Me)을 포함하는 전이 금속 규소 함유 화합물, 구체적으로는 전이 금속 규소산화물(MeSiO), 전이 금속 규소질화물(MeSiN), 전이 금속 규소탄화물(MeSiC), 전이 금속 규소산화질화물(MeSiON), 전이 금속 규소산화탄화물(MeSiOC), 전이 금속 규소질화탄화물(MeSiNC), 전이 금속 규소산화질화탄화물(MeSiONC) 등을 들 수 있다. 전이 금속(Me)으로서는, 티타늄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W)으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하다.As the material containing silicon constituting the second film, a silicon group can be exemplified. The silicon group is the most effective material from the viewpoint of defect detection because the refractive index n and the extinction coefficient k are high. As the material containing silicon constituting the second film, a silicon-containing compound, for example, a silicon-containing compound containing silicon and at least one light element selected from oxygen, nitrogen and carbon, specifically silicon oxide (SiO2), silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC), silicon oxynitride (SiON), silicon oxycarbide (SiOC), silicon nitride carbide (SiNC), silicon oxynitride carbide (SiONC) (Me), a transition metal silicon oxide (MeSiO), a transition metal silicon nitride (MeSiN), a transition metal compound containing one or more elements selected from oxygen, nitrogen and carbon and a transition metal silicon- Metal silicon carbide (MeSiC), transition metal silicon oxynitride (MeSiON), transition metal silicon oxycarbide (MeSiOC), transition metal silicon nitride carbide (MeSiNC), transition metal silicon oxynitride carbide (MeSiONC) and the like. Examples of the transition metal (Me) include titanium (Ti), vanadium (V), cobalt (Co), nickel (Ni), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum ) And tungsten (W) are preferable.
제2 막의 규소를 포함하는 재료가, 규소 함유 화합물일 경우, 규소의 함유율은 20원자% 이상, 특히 33원자% 이상이며, 95원자% 이하, 특히 80원자% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 산소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 에칭 속도를 조정할 필요가 있는 경우에는 1원자% 이상, 바람직하게는 20원자% 이상이며, 70원자% 이하, 특히 66원자% 이하인 것, 질소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 1원자% 이상이며, 50원자% 이하, 특히 30원자% 이하인 것, 탄소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 1원자% 이상이며, 20원자% 이하, 특히 10원자% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 규소, 산소, 질소 및 탄소의 합계 함유율은 95원자% 이상, 특히 99원자% 이상, 특히 100원자%인 것이 바람직하다.When the material containing silicon in the second film is a silicon-containing compound, the content of silicon is preferably 20 atomic% or more, particularly 33 atomic% or more, and preferably 95 atomic% or less, particularly preferably 80 atomic% or less. When the etching rate needs to be adjusted, the oxygen content is preferably 1 atomic% or more, more preferably 20 atomic% or more, and 70 atomic% or less, particularly preferably 66 atomic% or less, The content of carbon is 0 atomic% or more, particularly 1 atomic% or more, and 20 atomic% or less, particularly 10 atomic% or more, more preferably 1 atomic% or more, Or less. In this case, the total content of silicon, oxygen, nitrogen, and carbon is preferably 95 atomic% or more, particularly preferably 99 atomic% or more, particularly preferably 100 atomic%.
한편, 제2 막의 규소를 포함하는 재료가, 전이 금속 규소 함유 화합물일 경우, 규소의 함유율은 20원자% 이상, 특히 33원자% 이상이며, 90원자% 이하, 특히 80원자% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 산소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 에칭 속도를 조정할 필요가 있는 경우에는 1원자% 이상, 바람직하게는 20원자% 이상이며, 70원자% 이하, 특히 66원자% 이하인 것, 질소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 1원자% 이상이며, 50원자% 이하, 특히 30원자% 이하인 것, 탄소의 함유율은 0원자% 이상, 특히 1원자% 이상이며, 20원자% 이하, 특히 10원자% 이하인 것이 바람직하다. 전이 금속의 함유율은 20원자% 이하이지만, 15원자% 이하, 특히 10원자% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 규소, 산소, 질소, 탄소 및 전이 금속의 합계 함유율은 95원자% 이상, 특히 99원자% 이상, 특히 100원자%인 것이 바람직하다.On the other hand, when the material containing silicon in the second film is a transition metal silicon-containing compound, the content of silicon is preferably 20 atomic% or more, particularly 33 atomic% or more, and 90 atomic% or less, particularly preferably 80 atomic% or less. When the etching rate needs to be adjusted, the oxygen content is preferably 1 atomic% or more, more preferably 20 atomic% or more, and 70 atomic% or less, particularly preferably 66 atomic% or less, The content of carbon is 0 atomic% or more, particularly 1 atomic% or more, and 20 atomic% or less, particularly 10 atomic% or more, more preferably 1 atomic% or more, Or less. The content of the transition metal is 20 atomic% or less, but preferably 15 atomic% or less, particularly 10 atomic% or less. In this case, the total content of silicon, oxygen, nitrogen, carbon and transition metal is preferably 95 atomic% or more, particularly preferably 99 atomic% or more, especially 100 atomic%.
제2 막을 구성하는 규소 함유 화합물 및 전이 금속 규소 함유 화합물에 있어서는, 특히, 경원소로서, 산소 및 질소의 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 것, 특히 산소를 포함하는 것이 바람직하다.The silicon-containing compound and the transition metal silicon-containing compound constituting the second film preferably contain one or both of oxygen and nitrogen, particularly oxygen, as the light element.
제2 막은, 단층으로 구성되어 있어도 되고, 다층(예를 들어, 2 내지 4층)으로 구성되어 있어도 된다. 단층으로 구성되는 경우, 조성이 두께 방향으로 일정한 단일 조성층이어도 되고, 조성이 두께 방향으로 연속적으로 변화하는 조성 경사층이어도 된다. 한편, 다층으로 구성되는 경우에는, 조성이 두께 방향으로 일정한 단일 조성층 및 조성이 두께 방향으로 연속적으로 변화하는 조성 경사층으로부터 선택되는 2층 이상으로 구성되고, 단일 조성층만의 조합, 조성 경사층만의 조합, 단일 조성층과 조성 경사층의 조합 중 어느 것이어도 된다. 조성 경사층은, 구성 원소가 두께 방향을 따라서 증가하는 것이어도 되고, 감소하는 것이어도 된다. 조성 경사층은, 굴절률 n 또는 소쇠 계수 k가, 두께 방향을 따라서 증가하도록 또는 감소하도록 구성할 수 있다. 또한, 관통형 핀 홀 결함의 검출의 관점에서는, 제2 막 전체 및 제2 막을 구성하는 조성 경사층은, 모두, 투명 기판으로부터 이격하는 방향을 향하고, 굴절률 n 또는 소쇠 계수 k가 감소하도록 하는 것이 바람직하다.The second film may be composed of a single layer or may be composed of multiple layers (for example, two to four layers). In the case of a single layer, it may be a single composition layer whose composition is constant in the thickness direction, or a composition gradient layer whose composition continuously changes in the thickness direction. On the other hand, in the case of a multi-layer structure, it is composed of two or more layers selected from a single composition layer whose composition is constant in the thickness direction and a composition gradient layer whose composition continuously changes in the thickness direction, A combination of a single composition layer and a composition gradient layer may be used. In the composition gradient layer, the constituent elements may be increased or decreased along the thickness direction. The composition gradient layer can be configured so that the refractive index n or the extinction coefficient k increases or decreases along the thickness direction. From the viewpoint of detection of the penetrating pinhole defect, it is preferable that all the second film and the compositionally graded layer constituting the second film are all directed in a direction away from the transparent substrate so that the refractive index n or the extinction coefficient k decreases desirable.
제2 막은, 가공 시의 막의 에칭 속도나 성막 시의 결함 발생의 관점에서는, 단층으로 할 수도 있지만, 굴절률 n이 1.6 이상 또는 소쇠 계수 k가 0.3 이상인 층을 1층 이상 포함하는 다층으로 하는 것이 보다 바람직하다. 다층으로 하는 경우, 굴절률 n이 소정값 이상 또는 소쇠 계수 k가 소정값 이상인 층만으로 구성할 수도 있지만, 굴절률 n이 소정값 이상 또는 소쇠 계수 k가 소정값 이상인 층과, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k가 이들의 범위를 충족시키지 않는 층을 조합함으로써, 전자를, 결함 검사의 정밀도 향상에 기여하는 층으로 하고, 후자를, 결함 검사의 정밀도 향상 이외의 다른 기능에 있어서 유리한 층으로 하고, 제2 막 전체에서, 보다 양호한 기능을 갖는 막으로 할 수 있다.The second film may be a single layer from the viewpoint of the etching rate of the film at the time of processing and the occurrence of defects at the time of film formation but it is preferable that the second film has a multilayer structure including one or more layers having a refractive index n of 1.6 or more or an extinction coefficient k of 0.3 or more desirable. However, when the refractive index n and the extinction coefficient k are set to be equal to or larger than the predetermined value or the refractive index n and the extinction coefficient k are equal to or larger than the predetermined value, By combining layers that do not satisfy these ranges, electrons can be used as a layer contributing to improvement of defect inspection accuracy, the latter being a favorable layer for functions other than the improvement of defect inspection accuracy, , A film having a better function can be obtained.
예를 들어, 포토레지스트와의 밀착성이나, 현상 결함의 관점에서는, 제2 막의 최표면부(투명 기판으로부터 가장 이격되는 측)는, 예를 들어 이산화규소(SiO2)가 바람직하지만, 이들은, 검사광 파장에 있어서, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k가 낮으므로, 제2 막을 굴절률 n이 1.6 이상 또는 소쇠 계수 k가 0.3 이상인 층을 1층 이상 포함하는 다층으로 하는 것이 효과적이다.For example, from the viewpoint of adhesion with a photoresist and development defects, the outermost surface portion (the side most distant from the transparent substrate) of the second film is preferably silicon dioxide (SiO 2 ), for example, Since the refractive index n and the extinction coefficient k are low in the light wavelength, it is effective to form the second film into a multilayer including one or more layers having a refractive index n of 1.6 or more or an extinction coefficient k of 0.3 or more.
제2 막이 다층인 경우, 결함 검사의 정밀도 향상의 관점에서는, 굴절률 n이 1.6 이상 또는 소쇠 계수 k가 0.3 이상인 층의, 제2 막 전체의 막 두께에 대한 비율을 20% 이상, 특히 30% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 결함 검사의 정밀도 향상 이외의 다른 기능을 충분히 얻는 관점에서는, 굴절률 n이 1.6 이상 또는 소쇠 계수 k가 0.3 이상의 범위를 만족시키지 않는 층을, 제2 막 전체의 막 두께에 대한 비율로서 40% 이상, 특히 50% 이상 포함하고 있는 것이 바람직하다.When the second film is a multilayer, it is preferable that the ratio of the layer having a refractive index n of 1.6 or more or the extinction coefficient k of 0.3 or more to the film thickness of the entire second film is 20% or more, particularly 30% or more . From the viewpoint of sufficiently obtaining the functions other than the improvement of the accuracy of the defect inspection, the layer which does not satisfy the range of the refractive index n of 1.6 or more or the extinction coefficient k of 0.3 or more is set to 40% Or more, particularly preferably 50% or more.
제2 막을 다층으로 하는 경우, 검사광 파장에 대한 굴절률 n이 가장 높은 층과 가장 낮은 층의 굴절률 n의 차를, 0.5 이상, 특히 0.7 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한 검사광 파장에 대한 소쇠 계수 k가 가장 높은 층과 가장 낮은 층의 소쇠 계수 k의 차를 0.3 이상, 특히 0.5 이상으로 하는 것이 바람직하다. 검사광 파장에 대한 굴절률 n이 가장 높은 층과 가장 낮은 층 또는 검사광 파장에 대한 소쇠 계수 k가 가장 높은 층과 가장 낮은 층은, 제2 막의 어느 위치에 배치해도 된다. 예를 들어, 2층 구성의 경우, 굴절률 n이 가장 높은 층과 가장 낮은 층 또는 검사광 파장에 대한 소쇠 계수 k가 가장 높은 층과 가장 낮은 층의 어느 한쪽을 투명 기판측, 다른 쪽을 투명 기판으로부터 이격하는 측에 배치할 수 있다. 제2 막이 3층 이상으로 구성되는 경우에는, 굴절률 n이 가장 높은 층과 가장 낮은 층 또는 검사광 파장에 대한 소쇠 계수 k가 가장 높은 층과 가장 낮은 층의 어느 한쪽을 투명 기판측, 특히 투명 기판에 가장 가까운 측, 다른 쪽을 투명 기판으로부터 이격하는 측, 특히 투명 기판으로부터 가장 이격되는 측에 배치하는 것이 바람직하다.When the second film is made of a multilayer, the difference between the refractive index n of the layer with the highest refractive index n and the refractive index n with respect to the wavelength of the inspection light is preferably 0.5 or more, particularly 0.7 or more, it is preferable that the difference between the extinction coefficient k of the layer having the highest value of k and the extinction coefficient k of the lowest layer is 0.3 or more, particularly 0.5 or more. The layer having the highest refractive index n and the layer having the highest refractive index n and the layer having the lowest extinction coefficient k for the lowest wavelength or the wavelength of the inspection light may be disposed at any position of the second film. For example, in the case of a two-layer structure, one of the layer having the highest refractive index n and the layer having the highest extinction coefficient k for the lowest wavelength or the wavelength of the inspection light is disposed on the transparent substrate side, As shown in Fig. When the second film is composed of three or more layers, either the layer having the highest refractive index n and the layer having the lowest extinction coefficient k or the lowest layer having the lowest extinction coefficient k for the inspection light wavelength are disposed on the transparent substrate side, And the other is disposed on the side away from the transparent substrate, particularly on the side farthest from the transparent substrate.
제2 막을 구성하는 규소 함유 화합물 및 전이 금속 규소 함유 화합물에 있어서는, 특히, 경원소로서, 산소 및 질소의 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 것, 특히 산소를 포함하는 것이 바람직하지만, 제2 막을 다층으로 하는 경우, 제1 막으로부터 가장 이격되는 측의 층의 산소 및 질소의 합계 함유율이, 제1 막과 접하는 층의 산소 및 질소의 합계 함유율보다 높아지도록 다층을 구성하는 것이 바람직하다.In the silicon-containing compound and the transition metal silicon-containing compound constituting the second film, it is particularly preferable to include one or both of oxygen and nitrogen, particularly oxygen, as the light element, , It is preferable that the total content of oxygen and nitrogen in the layer on the side farthest from the first film is higher than the total content of oxygen and nitrogen in the layer in contact with the first film.
제2 막의 두께는, 제1 막의 에칭에 있어서, 소실하지 않을 정도의 충분한 두께로 하지만, 패턴 형성의 관점에서는, 그다지 두껍지 않은 쪽이 좋다. 그 때문에 제2 막의 막 두께(전체의 막 두께)는 2nm 이상, 특히 5nm 이상이며, 20nm 이하, 특히 10nm 이하인 것이 바람직하다. 제2 막은, 하드 마스크막(에칭 마스크막)으로서 형성되는 막인 것이 바람직하다. 또한, 제2 막은, 포토마스크로 했을 때, 완전히 제거되는 막이어도 되고, 차광막, 반사 방지막 등의 기능의 일부를 담당하는 막으로서, 포토마스크 상, 예를 들어 투명 기판의 외주연부 상에 남겨지는 막이어도 된다.The thickness of the second film is sufficient to prevent the first film from being lost in etching, but it is preferable that the second film is not so thick from the viewpoint of pattern formation. Therefore, it is preferable that the film thickness (total film thickness) of the second film is 2 nm or more, particularly 5 nm or more, and 20 nm or less, particularly 10 nm or less. The second film is preferably a film formed as a hard mask film (etching mask film). The second film may be a film that is completely removed when the photomask is used, and may be a film that plays a part of the functions of a light-shielding film, an antireflection film, or the like. The film may be a photomask, Film.
제1 막이, 투명 기판과의 사이에 다른 막(제3 막)을 개재하여 형성되어 있는 경우, 다른 막을 구성하는 규소를 포함하는 재료로서는, 규소 함유 화합물, 예를 들어 규소와, 산소 및 질소의 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 규소 함유 화합물, 구체적으로는 규소산화물(SiO), 규소질화물(SiN), 규소산화질화물 (SiON) 등이나, 전이 금속 규소 화합물, 예를 들어 전이 금속(Me)과, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 경원소를 함유하는 전이 금속 규소 화합물, 구체적으로는 전이 금속 규소산화물(MeSiO), 전이 금속 규소질화물(MeSiN), 전이 금속 규소탄화물(MeSiC), 전이 금속 규소산화질화물 (MeSiON), 전이 금속 규소산화탄화물(MeSiOC), 전이 금속 규소질화탄화물(MeSiNC), 전이 금속 규소산화질화탄화물(MeSiONC) 등을 들 수 있다. 전이 금속(Me)으로서는, 티타늄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W)으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하지만, 특히 건식 에칭 가공성의 점으로부터 몰리브덴(Mo)이 바람직하다.When the first film is formed with another film (third film) interposed between the first film and the transparent substrate, a silicon-containing compound such as silicon and oxygen and nitrogen (Si), silicon oxynitride (SiON), or the like, or a transition metal silicon compound such as a transition metal (Me) and a silicon compound containing at least one element selected from the group consisting of silicon A transition metal silicon oxide (MeSiO), a transition metal silicon nitride (MeSiN), a transition metal silicon carbide (MeSiC), a transition metal silicon carbide (MeSiC), and a transition metal silicon compound containing at least one element selected from oxygen, Transition metal silicon oxynitride (MeSiON), transition metal silicon oxycarbide (MeSiOC), transition metal silicon nitride carbide (MeSiNC), and transition metal silicon oxynitride carbide (MeSiONC). Examples of the transition metal (Me) include titanium (Ti), vanadium (V), cobalt (Co), nickel (Ni), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum ) And tungsten (W), but molybdenum (Mo) is particularly preferable from the viewpoint of dry etching workability.
다른 막이, 위상 시프트막일 경우, 위상 시프트막은, 완전 투과형 위상 시프트막이어도 되고, 하프톤 위상 시프트막(예를 들어, 노광광에 대한 투과율이 5 내지 30%)이어도 된다. 위상 시프트막의 막 두께는, 포토마스크 사용시의 노광광에 대하여 위상을 소정량, 통상 150° 이상, 특히 170° 이상이며, 200° 이하, 특히 190° 이하 시프트시키는 막 두께, 통상은 약 180° 시프트시키는 막 두께로 설정된다. 구체적으로는, 예를 들어 50nm 이상, 특히 55nm 이상이며, 80nm 이하, 특히 75nm 이하가 바람직하다.When the other film is a phase shift film, the phase shift film may be a completely transmissive phase shift film or a halftone phase shift film (for example, a transmittance to exposure light of 5 to 30%). The film thickness of the phase shift film is a film thickness which shifts the phase to a predetermined amount, usually 150 ° or more, particularly 170 ° or more, and 200 ° or less, particularly 190 ° or less with respect to the exposure light when using the photomask, As shown in FIG. Specifically, for example, it is preferably 50 nm or more, particularly 55 nm or more, and 80 nm or less, particularly preferably 75 nm or less.
본 발명의 포토마스크 블랭크는, 투명 기판에 직접, 제1 막으로서 차광막 또는 차광막 및 반사 방지막이 형성되어 있는 경우에는, 바이너리형의 포토마스크 블랭크, 투명 기판에, 다른 막으로서 위상 시프트막을 개재하여 제1 막이 형성되어 있는 경우에는, 위상 시프트형의 포토마스크 블랭크로 할 수 있다. 바이너리형의 포토마스크 블랭크로부터는 바이너리형의 포토마스크(바이너리 마스크), 위상 시프트형의 포토마스크 블랭크로부터는, 위상 시프트형의 포토마스크(위상 시프트 마스크)를 제작할 수 있다.When the light shielding film or the light shielding film and the antireflection film are formed as the first film directly on the transparent substrate of the present invention, the photomask blank of the present invention is formed by using a phase shift film When one film is formed, a phase shift type photomask blank can be obtained. A phase shift type photomask (phase shift mask) can be manufactured from a binary type photomask blank (binary mask) and a phase shift type photomask blank from a binary type photomask blank.
본 발명의 제1 막, 제2 막 및 다른 막의 단층 및 다층의 각 층은, 균질성이 우수한 막이 용이하게 얻어지는 스퍼터법에 의해 성막하는 것이 바람직하고, DC 스퍼터, RF 스퍼터 중 어느 방법을 사용할 수도 있다. 타깃과 스퍼터 가스는, 설정하는 굴절률 n 또는 소쇠 계수 k, 나아가, 층 구성이나 조성 등에 따라 적절히 선택된다. 경원소의 함유율은, 스퍼터 가스에 반응성 가스를 사용하고, 도입량을 적절히 조정하여 반응성 스퍼터함으로써 조정할 수 있다. 반응성 가스로서는, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스, 탄소 함유 가스 등, 구체적으로는 산소 가스(O2 가스), 질소 가스(N2 가스), 산화질소 가스(NO 가스, N2O 가스, NO2 가스), 산화탄소 가스(CO 가스, CO2 가스) 등을 사용할 수 있다. 또한, 스퍼터 가스에는, 희가스로서, 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 사용할 수 있고, 불활성 가스는 아르곤 가스가 바람직하다. 또한, 스퍼터 압력은 통상 0.01Pa 이상, 특히 0.03Pa 이상이며, 10Pa 이하, 특히 0.1Pa 이하이다.It is preferable that each single layer and multilayer of the first film, the second film and the other film of the present invention is formed by a sputtering method in which a film excellent in homogeneity can be easily obtained and any of DC sputtering and RF sputtering can be used . The target and the sputter gas are appropriately selected according to the refractive index n or the extinction coefficient k to be set, and further, the layer composition, the composition, and the like. The content ratio of the rare earth element can be adjusted by using a reactive gas for the sputter gas and a reactive sputtering by appropriately adjusting the amount of the introduced gas. Specific examples of the reactive gas include an oxygen-containing gas, a nitrogen-containing gas, a carbon-containing gas and the like, specifically oxygen gas (O 2 gas), nitrogen gas (N 2 gas), nitrogen oxide gas (NO gas, N 2 O gas, NO 2 Gas), carbon oxide gas (CO gas, CO 2 gas), or the like can be used. As the sputter gas, an inert gas such as helium gas, neon gas or argon gas may be used as the rare gas, and an inert gas is preferably argon gas. The sputter pressure is usually 0.01 Pa or more, particularly 0.03 Pa or more, and 10 Pa or less, particularly 0.1 Pa or less.
막을 다층으로 구성하는 경우, 각 층을 서로 다른 스퍼터 챔버에서 성막해도 되고, 동일한 스퍼터 챔버에서, 스퍼터 조건을 단계적 또는 연속적으로 변경하면서 성막해도 되지만, 생산성의 관점에서는, 동일 챔버에서 성막한 편이 낫다. 이 경우, 스퍼터법에 의한 성막과 특성상, 성막이 진행함에 따라서, 경원소가 많아지도록 성막한 쪽이, 성막 시의 파티클 발생을 억제하는 점에서 바람직하고, 이렇게 하면, 특히 굴절률 n 또는 소쇠 계수 k가 가장 높은 쪽을, 투명 기판에 가장 가까운 측, 굴절률 n 또는 소쇠 계수 k가 가장 낮은 쪽을, 투명 기판으로부터 가장 이격되는 측에 배치할 수 있는 점에서도 유리하다.When the films are constituted of multiple layers, the respective layers may be formed in different sputter chambers or may be formed while changing the sputtering conditions stepwise or continuously in the same sputter chamber, but from the viewpoint of productivity, it is better to form the films in the same chamber. In this case, it is preferable to form the film so that the number of light elements increases as the film formation progresses due to the film forming property by the sputtering method. In this case, the refractive index n or the extinction coefficient k From the transparent substrate to the side closest to the transparent substrate and the side with the lowest index of refraction n or the minimum extinction coefficient k on the side farthest from the transparent substrate.
크롬을 포함하는 재료로 구성된 막은, 타깃으로서, 성막하는 막의 조성에 따라, 크롬 타깃, 크롬에 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 임의의 1종 또는 2종 이상을 첨가한 타깃 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한, 규소를 포함하는 재료로 구성된 막은, 타깃으로서, 성막하는 막의 조성에 따라, 규소 타깃, 전이 금속 타깃, 전이 금속 규소 타깃 등으로부터 선택되는 타깃 등을 사용하여 성막할 수 있다.The film composed of a material containing chromium may be formed as a target by using a chromium target, a target added with one or more optional elements selected from oxygen, nitrogen and carbon, or the like, depending on the composition of the film to be formed . Further, the film composed of a material containing silicon can be formed as a target using a target selected from a silicon target, a transition metal target, a transition metal silicon target, or the like, depending on the composition of the film to be formed.
본 발명의 포토마스크 블랭크는, 상술한 방법에 의해 포토마스크 블랭크를 제조할 때, 노광광보다 장파장의 검사광 파장으로, 포토마스크 블랭크의 결함, 특히 관통형의 핀 홀 결함을 검사하는 공정을 포함하도록 하면, 포토마스크 블랭크의 결함, 특히 관통형의 핀 홀이 감도 좋게 검출된다.The photomask blank of the present invention includes a step of inspecting a defect in a photomask blank, particularly a penetrating pinhole defect, at an inspection light wavelength of a longer wavelength than that of an exposure light when the photomask blank is manufactured by the above- , Defects of the photomask blank, particularly the through-hole pinholes, are detected with good sensitivity.
[실시예][Example]
이하, 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것이 아니다.EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[실시예 1, 비교예 1][Example 1, Comparative Example 1]
스퍼터 장치의 챔버 내에, 152mm 각, 두께 6.35mm의 6025 석영 기판을 설치하고, 먼저 Si 타깃, 아르곤 가스 및 질소 가스를 사용하여, 투명 기판에 접하여, SiN으로 이루어지는 막 두께 60nm의 위상 시프트막(다른 막)을 성막하였다. 이어서, Cr 타깃 및 아르곤 가스를 사용하여, 위상 시프트막에 접하여, Cr로 이루어지는 막 두께 54nm의 차광막(제1 막)을 성막하였다. 이어서, Si 타깃 및 아르곤 가스, 및 필요에 따라 산소 가스 또는 질소 가스를 사용하여, 규소를 포함하는 재료로 이루어지는 막 두께 10nm의 단층의 하드 마스크막(제2 막)을 성막하였다.A 6025 quartz substrate of 152 mm square and 6.35 mm in thickness was provided in a chamber of a sputtering apparatus. A 60 nm quartz substrate of SiN having a film thickness of 60 nm (made of SiN) was formed in contact with the transparent substrate by using a Si target, argon gas and nitrogen gas Film) was formed. Subsequently, using a Cr target and argon gas, a light-shielding film (first film) of Cr having a film thickness of 54 nm was formed in contact with the phase shift film. Subsequently, a single-layered hard mask film (second film) made of a material containing silicon and having a thickness of 10 nm was formed using a Si target and argon gas and, if necessary, oxygen gas or nitrogen gas.
하드 마스크막은, 산소 가스 또는 질소 가스의 도입량(유량)을 적절히 설정하고, 규소 단체로 이루어지는 층, 산화규소(SiO)로 이루어지는 층, 및 질화규소(SiN)로 이루어지는 층으로부터, 조성이 상이한 5종의 조건에서, 샘플 1 내지 5를 제작하였다. 얻어진 하드 마스크막의 조성을, X선 광전자 분광(XPS) 장치(써모 피셔 사이언티픽(주)제 K-Alpha)에 의해 측정하였다. 또한, 분광 엘립소미터(J.A.Woollam Co., Inc.사제 VUV-VASE Gen-II)로, 이들 하드 마스크막의 각 파장의 광학 상수인 굴절률 n과 소쇠 계수 k를 측정하였다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.The hard mask film is formed by appropriately setting the introduction amount (flow rate) of the oxygen gas or the nitrogen gas and setting the hard mask film to five kinds of different compositions from the layer made of a single silicon layer, the layer made of silicon oxide (SiO 2), and the layer made of
이어서, 샘플 1 내지 5의 각각 하드 마스크막에 있어서의 120nmφ의 관통형 핀 홀 결함에 대해서, 검사광 파장 532nm에서의 콘트라스트를, 샘플 1 내지 5에서 측정된 굴절률 n 및 소쇠 계수 k에 기초하여 시뮬레이션에 의해 산출하여, 결함의 검출 감도를 평가하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.Subsequently, for each 120 nm? Penetration type pinhole defect in the hard mask film of
[실시예 2, 비교예 2][Example 2, Comparative Example 2]
스퍼터 장치의 챔버 내에, 152mm 각, 두께 6.35mm의 6025 석영 기판을 설치하고, 먼저 Si 타깃, 아르곤 가스 및 질소 가스를 사용하여, 투명 기판에 접하여, SiN으로 이루어지는 막 두께 60nm의 위상 시프트막(다른 막)을 성막하였다. 이어서, Cr 타깃 및 아르곤 가스를 사용하여, 위상 시프트막에 접하여, Cr로 이루어지는 막 두께 54nm의 차광막(제1 막)을 성막하였다. 이어서, Si 타깃 및 아르곤 가스, 및 필요에 따라 산소 가스 또는 질소 가스를 사용하여, 규소를 포함하는 재료로 이루어지는 2층 구성 또는 단층의 하드 마스크막(제2 막)을 성막하였다.A 6025 quartz substrate of 152 mm square and 6.35 mm in thickness was provided in a chamber of a sputtering apparatus. A 60 nm quartz substrate of SiN having a film thickness of 60 nm (made of SiN) was formed in contact with the transparent substrate by using a Si target, argon gas and nitrogen gas Film) was formed. Subsequently, using a Cr target and argon gas, a light-shielding film (first film) of Cr having a film thickness of 54 nm was formed in contact with the phase shift film. Subsequently, a hard mask film (second film) having a two-layer structure or a single layer made of a material containing silicon was formed using a Si target and argon gas and, if necessary, an oxygen gas or a nitrogen gas.
하드 마스크막은, 산소 가스 또는 질소 가스의 도입량(유량)을 적절히 설정하여, 규소 단체로 이루어지는 층, 산화규소(SiO)로 이루어지는 층, 및 질화규소(SiN)로 이루어지는 층으로부터, 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 조성의 서로 다른 5종의 조건에서, 샘플 6 내지 14를 제작하였다. 샘플 6 내지 13에서는, (1) 표면측(투명 기판으로부터 이격하는 측)의 층 두께 8nm, 투명 기판측의 층 두께 2nm(하드 마스크막 전체의 막 두께 10nm), (2) 표면측의 층 두께 3nm, 투명 기판측의 층 두께 2nm(하드 마스크막 전체의 막 두께 5nm), (3) 표면측의 층 두께 5nm, 투명 기판측의 층 두께 5nm(하드 마스크막 전체의 막 두께 10nm)의 3종의 2층 구성의 하드 마스크막, 샘플 14에서는, 하드 마스크막 전체의 막 두께 10nm 또는 5nm의 단층의 하드 마스크막으로 하였다. 각 샘플의 층 구성(조성)을 표 4에 나타내었다.The hard mask film was obtained by setting the introduction amount (flow rate) of the oxygen gas or the nitrogen gas appropriately and setting the amount of the silicon oxide (SiO 2) and the silicon nitride (SiN) Samples 6 to 14 were prepared under five different conditions of the same composition as in Examples 1 to 6. In Samples 6 to 13, (1) a layer thickness of 8 nm on the surface side (the side away from the transparent substrate), a layer thickness of 2 nm on the transparent substrate side (10 nm of the entire hard mask film) (3) a layer thickness of 5 nm on the surface side, and a layer thickness of 5 nm on the transparent substrate side (a thickness of the entire hard mask film: 10 nm) Layer hard mask film, and in the sample 14, a single-layered hard mask film having a total thickness of 10 nm or 5 nm was formed as the entire hard mask film. The layer composition (composition) of each sample is shown in Table 4.
이어서, 샘플 6 내지 14의 각각 하드 마스크막에 있어서의 120nmφ의 관통형 핀 홀 결함에 대해서, 검사광 파장 532nm에서의 콘트라스트를, 실시예 1 및 비교예 1의 조건 1 내지 5에서 측정된 굴절률 n 및 소쇠 계수 k에 기초하여 시뮬레이션에 의해 산출하여, 결함의 검출 감도를 평가하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.Subsequently, the contrast at the inspection light wavelength of 532 nm was measured for the through-hole type pinhole defects of 120 nm in each of the hard mask films of Samples 6 to 14, and the contrast at the inspection light wavelength of 532 nm was measured using the refractive index n And the extinction coefficient k, and the detection sensitivity of the defect was evaluated. The results are shown in Table 5.
1: 투명 기판
21: 제1 막
22: 제2 막
3: 다른 막(제3 막)1: transparent substrate
21: First film
22: The second film
3: another film (third film)
Claims (10)
투명 기판과,
그 투명 기판 상에 형성되며, 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 염소 산소계 건식 에칭으로 에칭되고, 또한 불소를 함유하는 가스에 의한 불소계 건식 에칭에 내성을 갖는 재료로 구성된 제1 막과,
그 제1 막에 접하여 형성되며, 규소를 포함하는 재료로 이루어지고, 또한 상기 제1 막을 에칭하는 상기 염소 산소계 건식 에칭으로는 실질적으로 에칭되지 않는 재료로 구성된 제2 막을 가지며,
그 제2 막이, 결함의 검사 공정에서 사용되는 상기 노광광보다 장파장의 검사광 파장에 대한 광학 상수인 굴절률 n이 1.6 이상 또는 소쇠 계수 k가 0.3 이상인 층을 적어도 1층 포함하는 단층 또는 다층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.1. A photomask blank for producing a transmission type photomask for use in photolithography in which a pattern is formed on a transfer object by using exposure light having a wavelength of 200 nm or less,
A transparent substrate,
A first film formed on the transparent substrate and composed of a material which is etched by chlorine oxygen based dry etching using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas and which is resistant to fluorine dry etching by a fluorine containing gas,
A second film formed in contact with the first film and made of a material containing silicon and made of a material substantially etched by the chlorine oxygen based dry etching for etching the first film,
The second film is composed of a single layer or a multilayer including at least one layer having a refractive index n of 1.6 or more or an extinction coefficient k of 0.3 or more, which is an optical constant with respect to an inspection light wavelength of a long wavelength longer than the exposure light used in the defect inspection process Wherein the photomask blank is a photomask blank.
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